История развития универсальных ЭВМ и их характеристики

В основу классификации универсальных ЭВМ первоначально был положен физико-технологический принцип: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления. Приведённые даты, относящиеся к поколениям, соответствуют периоду промышленного производства; проектирование велось значительно раньше. В настоящее время при определении принадлежности той или иной ЭВМ к поколению учитывается уровень программного обеспечения, быстродействие, другие факторы (таблица 1).

Машина первого поколения – десятки стоек, каждая размером с большой книжный шкаф, наполненных электронными лампами, лентопротяжными устройствами, громоздкие печатающие агрегаты на площади в сотни квадратных метров, со специальными системами охлаждения, источника питания, постоянно гудящие и вибрирующие (почти как в цехе машиностроительного завода). Обслуживание – ежечасное. Часто выходящие из строя узлы, перегорающие лампы, и вместе с тем невиданные, волшебные возможности для тех, кто, например, занят математическим моделированием. Быстродействие до 1 000 оп/с и память на 1 000 чисел делало доступным решение задач, к которым раньше нельзя было и подступиться.

Приход полупроводниковой техники (первый транзистор был создан в 1948 г., первая ЭВМ с их использованием – в 1956 г.) резко изменил вид машинного зала: более нормальный температурный режим, меньший гул (лишь от внешних устройств) и, самое главное, возросшие возможности для пользователя. К машинам первых трёх поколений допускали инженеров, системных программистов и операторов, а пользователь чаще всего передавал в соседнем помещении перфоленты или перфокарты, на которых были его программы и входные данные задачи.

Начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей. Так, небольшие отечественные машины второго поколения («Наири», «Раздан», «Мир» и др.) с производительностью порядка 10⁴ оп/с были в конце 60-х годов вполне доступны каждому вузу, однако БЭСМ – 6 имела профессиональные показатели и стоимость на 2 – 3 порядка выше.

В начале 70-х годов, с появлением интегральных технологий в электронике, были созданы микроэлектронные устройства, содержащие несколько десятков транзисторов и резисторов на одной небольшой (площадью порядка 1 см²) кремниевой подложке. Без пайки и других привычных тогда в радиотехнике действий на них «выращивались» электронные схемы, выполняющие функции основных логических узлов ЭВМ (триггеры, сумматоры, дешифраторы, счётчики и т.д.). Эти технологии позволили перейти к третьему поколению ЭВМ, техническая база которого – интегральные схемы.

При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.

В третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всего семейство IBM 360/370. В СССР 70-е и 80-е годы были временем создания унифицированных серий: ЕС ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и «Электроника» (серия микро-ЭВМ). В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью.

Четвёртое поколение — это компьютеры, создаваемые на базе микропроцессоров массовых серий. С четвёртого поколения ЭВМ началось массовое производство персональных компьютеров — малогабаритных ЭВМ, снабжаемых дисплеями и накопителями информации на магнитных дисках.

Основные требования к компьютерам 5-го поколения: создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов); развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта; создание новых технологий в производстве вычислительной техники; создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.

Новые технические возможности вычислительной техники должны были расширить круг решаемых задач и позволить перейти к задачам создания искусственного интеллекта. В качестве одной из необходимых для создания искусственного интеллекта составляющих являются базы знаний (базы данных) по различным направлениям науки и техники. Для создания и использования баз данных требуется высокое быстродействие вычислительной системы и большой объём памяти.

Таблица 1 – Поколения универсальных ЭВМ

Показатель	Поколения ЭВМ
первое 1951 – 1954	второе 1958 – 1960	третье 1965 – 1966	четвёртое	пятое 1990 – …
А 1976 – 1979	Б с 1985
Элементная база процессора   Элементная база ОЗУ   Максимальная ёмкость ОЗУ, байт   Максимальное быстродействие процессора (оп/с)   Языки программирования   Средства связи пользователя с ЭВМ	Электронные лампы   Электроннолучевые трубки     102   104   Машинный код     Пульт управления и перфокарты	Транзисторы     Ферритовые сердечники     103   106 + Ассемблер     Перфокарты и перфоленты	Интегральные схемы (ИС)   Ферритовые сердечники     104 107   + Процедурные языки высокого уровня (ЯВУ)   Алфавитно-цифровой терминал	Большие ИС (БИС)     БИС   105 108     + Новые процедурные ЯВУ   Монохромный графический дисплей, клавиатура	Сверхбольшие ИС (СБИС)   СБИС   107     109 + Многопроцессорность     + Непроцедурные ЯВУ   Цветной графический дисплей, клавиатура, «мышь» и др.	+0птоэлектроника +Криоэлектроника   СБИС   108     1012 + Многопроцес­сорность     + Новые непроцедурные ЯВУ   + Устройства голосовой связи с ЭВМ